第4章 过程系统的动态模拟分解
操作系统第4章练习题
操作系统第4章练习题操作系统常见题解析及模拟题内容第4章存储器管理4.1典型例题解析【例1】某系统采用动态分区分配方式管理内存，内存空间为640k，高端40k用来存放操作系统。
在内存分配时，系统优先使用空闲区低端的空间。
对下列的请求序列：作业1申请130k、作业2申请60k、作业3申请100k、作业2释放60k、作业4申请200k、作业3释放100k、作业1释放130k、作业5申请140k、作业6申请60k、作业7申请50k、作业6释放60k，请分别画图表示出使用首次适应算法和最佳适应算法进行内存分配和回收后内存的实际使用情况。
动作首次适应算法最佳适应算法空闲分区已分配分区己分配分区空闲分区（始址，大(作业，始址，大小)（作业，始址，大小)(始址，大小)小)130,470190,410l，o，1301，o，1302,130,601，o，1302,130,603,190,100l，0,1303,190,100l，0,1303,190,1004,290,200l，0，1304,290,2004,290,2004,290,2005,0,1404,290,2005,0，1406,490,604,290,2005，o，1406,490,607,550,504,290,2005,0，1407,550,50130,470190,410l，0,1302,130,60作业1申请130kl，0,130作业2申请60k1,0,130作业3申请100k2,130,603,190,100作业2释放60kl，0,1303,190,100290,310130,60290,310130,60490,1lo130，160490,1100,290490,110140，150490,110200,90490,110290,310130,60290,310130,60490.110490，110130，160490,1100,290490，110140，150550,50140,1501，o，130作业4申请200k3,190,1004,290,200作业3释放100k作业l释放130k作业5申请140kl，0，1304,290,2004,290,2004,290,2005,0,1404,290,2005，o，1406,140,604,290,2005,0,1406,140,607，200,504,290,2005,0,1407,200,50作业6申请60k作业7申请50k250,40490,110140,60250,40490,110140,150作业6释放60k490,60140，1501操作系统常见题解析及模拟题内容请问：采用首次适应环境算法和最佳适应环境算法展开上述内存的分配和废旧后，内存的实际采用情况分别例如图(a)和(b)右图。
沈阳化工大学-期末复习-化工过程分析与综合
2.2 基本公式
（1）自由度计算公式：
n
d (Ci 2) (S 1) e r g i 1
n——输入流股数
e——与物料无关的能量流
Ci——第 i 个输入流股组
和压力引入的自由度
分数
r——独立反应数
S——分支输出流股数
g——几何自由度，通常=0
（2）守恒关系式（P35）
一、物料质量平衡
质量累积速率=质量流入系统速率-质量流出系统速率
分割器
闪蒸器
独立方程数 m=C+2
自由度
d=n—m=3(C+2)-(C+2)= 2(C+2)
m=2C+3
分割成 2 股物流，自由度： d=(C+2)+1 分割成 S 股物流，自由度： d=(C+2)+(S-1)
d=3(C+2)+1-（2C+3） =C+4
换热器
反应器 压力变化 单元
d c1 c2
第七分之二章 信号流图
7/2.1 基本概念 （1）信息流图：可以用结点代表方程，有向线代表在方程之间传送 的变量的信息，这种有向图是一种信息流图 （2）信号流图：可以用有向图中的结点代表向量，而用有向线表明 变量之间的变换关系—这就构成了信号流图 （3）支路：结点间的有向线称为支路. （4）传输比：每条支路均带有称为传输比的某一数值，它代表线性 方程中变量前的系数。 （5）始端点和末端点：一条支路两端（始端和末端）的结点，分别 称为该支路的始端点和末端点。 （6）输入支路和输出支路：指向和离开一个结点的支路，分别称为 该结点的输入支路和输出支路。 （7）自环：始端和末端为同一结点的支路，称为自环支路，或简称 “自环”。 （8）源结点：只有输出支路的结点，称为源结点。 （9）汇结点：只有输入支路的结点，称之为汇结点。 （10）残图：经过简化只剩下源结点和汇结点的图，称为残图。
系统工程第2讲过程系统工程
Aspen Plus 大型通用流程模拟系统: MIT,第三代流程模拟软件。该项目称为“过程工程的先进系统”（Advanced System for Process Engineering，简称ASPEN），并于1981年底完成。1982年为了将其商品化，成立了AspenTech公司，并称之为Aspen Plus。该软件经过20多年来不断地改进、扩充和提高，已先后推出了十多个版本，成为举世公认的标准大型流程模拟软件，应用案例数以百万计。
？
1.6.2 历史沿革、现状与前景 ● 1958年,Flexible Flowsheeting（Kellogg,合成氨，第一个化工模拟程序） ● 60年代，化工过程模拟的初始发展期。PACER（Purdue university) CHESS→Micro-CHESS (Houstn university)待 （第一代） ● 70年代，化工过程模拟的成长壮大期。模拟软件的开发，研制走向专业化，商业化。从过去的分散在大学和各个炼油、石化公向转向由专门的化工软件公司进行。模拟计算的准确性、可靠性大大加强，应用范围不断拓宽，功能愈益丰富，使用越来越方便，并且涌现了一批著名的、影响广泛的商业化软件。如：Monsanto的Flowtran（第二代） ● 80年代开始，化工模拟的深入发展期。是化工模拟的深入发展期；最主要的特点是从“离线”走向“在线”，从稳态模拟发展到动态模拟和实时优化，从单纯的稳态计算发展到和工业装置紧密相连。国外不少公司已将著名的软件等定为企业标淮。如美国的Aspen PLUS, 加拿大HYSIM,PROCESS → PRO／Ⅱ （第三代） ● 80年代末，AspenTech公司率先推出了动态模拟软件Speed Up。
Байду номын сангаас
1.7 过程系统工程的应用领域
04第12讲 联立方程法与联立模块法
● ● ● ● ● ●
计算步骤(基于Aspen) 全流程计算（三种策略） 序贯模块法及计算过程 带循环流的序贯模块法计算 收敛模块与控制模块的原理与作用 序贯模块法解设计型和优化型问题
4.3 联立方程法与联立模块法简介
4.3.1 联立方程法
联立方程法的基本思想是对系统的模型方程进行求解。在过程设 计和过程优化方面有很大潜力。
联立方程法的主要问题是如何保证收敛的稳定性和众多变量 的初值的合适假定。
至今，文献上报道的联立方程法大多是试验性的，目前这种 方法主要用于方程数不多(例如小于100)的系统。
例:联立方程法流程模拟计算（物料衡算&能量衡算）
新鲜原料气
合 成 塔
分 离 器
液氨
氨合成系统信息流程图
连结方程：将各单元的物流号加以区别，则有： 5‘ 5
混合器
X2
反应器
X3
分离器
X4
如何获得上述线性方程组？
可改写为 AX=b形式
联立模块法步骤（仅对于不可再分块） 1. 赋切割变量初值；
2. 利用严格模块运行序贯模块法一次，获得内部变 量；
3. 对各模块方程和设计规定方程进行一阶展开，获 得只含外部变量的联立线性方程组； 4. 求解联立线性方程组，获得切割变量的计算值， 若收敛则退出，否则返回2继续。
过程系统模拟的三种方法对比
方法 优点 缺点 再循环引起的收敛 迭代时很费机时;进 行设计型计算时费 机时; 难以进行优化计算; 代表性的软件 PROCESS(美) CONCETP(英) ASPEN(美) FLOWTRAN(美) ECSS(中国)
序贯模块法 与工程师的直观经验一致, 便于学习使用 易于通用化,已积累丰富的 单元模块； 需要计算机内存小；出错 易诊断。
自动控制原理(二)_华中科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
自动控制原理（二）_华中科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.死区特性可减小稳态误差。
参考答案:错误2.已知两系统的传递函数分别为W1(s)和W2(s),两子系统串联联结和并联连接时，系统的传递函数阵分别为：（）【图片】【图片】【图片】参考答案:_3.对于线性定常系统，可控性与可达性是等价的。
参考答案:正确4.对于线性离散控制系统，可以直接应用连续系统劳斯判据判断系统稳定性。
（）参考答案:错误5.判断以下二次型函数的符号性质：【图片】参考答案:负定6.只要系统可观，则可用输出反馈（至状态微分）任意配置闭环极点使系统稳定。
参考答案:正确7.描述函数法主要研究自持震荡参考答案:正确8.具有饱和非线性元件的非线性控制系统如下图所示，下列说法正确的是：（）【图片】参考答案:当K=5时，系统稳定_当K=15时，系统自振荡频率为_当K=10时，系统存在稳定振荡点9.已知【图片】的拉氏变换为【图片】, 求【图片】的Z变换。
（）参考答案:_10.某离散控制系统【图片】（单位反馈T=0.1）当输入r(t)=t时.该系统稳态误差为∞。
参考答案:错误11.相轨迹振荡趋于原点，该奇点为。
参考答案:稳定焦点12.采样系统的闭环极点在Z平面上的分布对系统的动态响应起着决定性作用，采样系统的暂态特性主要由闭环脉冲传递函数的极点来确定。
（）参考答案:正确13.非线性系统自持振荡与有关。
参考答案:系统结构和参数14.设闭环离散系统如图所示，其中采样周期为【图片】。
【图片】则下列说法正确的是（）参考答案:作用下的稳态误差为_作用下的稳态误差为15.对于下述系统的能控能观分解后的各子系统(特征值、和互异)，以下说法正确的是：【图片】参考答案:x1。
x2-x3-x4子系统状态完全能控_x5子系统状态完全不能控16.状态反馈既不改变系统的可控性也不改变系统的可观性参考答案:错误17.对非线性系统:【图片】【图片】其在原点处渐进稳定，但不是大范围渐进稳定的。
第五章 景观动态与模拟
科技
科学技术对景观的作用：
• 科学技术进步导致农业景观用地的巨大变化，科学技术和工艺的发展提高了土地生
产力，阻止了由于人口增加带来的农业用地扩张；同时使得更多的农民摆脱了土地
的束缚，可以从事其他经济活动，促进城市化发展。
2.2 人文驱动因子
经济
经济对景观变化的驱动作用：
• 由手采取的方法基本上是统计分析，统计分析的结果通常表现为一段时间的总体规律，
可能忽略了某些重要时间点的某种景观的重大变化。
• 采用统计的量化方法，只能反映出那些易于量化的指标因素对景观变化的影响。而一
些对景观变化起重要作用，但不宜量化的指标因素则难以反映。
• 当前对景观变化驱动机制的识别实质上是关于景观驱动因子识别的假设和验证，几乎
• 物种多样性：对物种多样性的影响包括影响物种分布、优势种和丰富度及种间关系
等。
• 生态系统多样性：对生态系统多样性的影响集中在影响生态系统分布、结构和组成。
存在的问题：景观变化对生物多样性影响的研究还有待进一步研究。
3.5 不合理景观变化带来的生态环境问题
大气质量降低
景观变化可以改变大气中气
重要联系。
草地变化的影响
草地对水分的影响取决于人们对草地的管理。不合理的管理和过度放牧引起植被减少
土壤板结，使得地下水供应减少，这会严重影响靠地下水补给的河流水量。
耕地变化的影响
一般而言耕地增加，需水量增大；耕地减少，需水量降低。
聚居和其他非农业土地利用的影响
随着世界人口、工业化和城市化发展。城市数量不断增多，对水的需求也越来越大。
景观稳定的原因：因为建立了与干扰相适应的机制。
《化工过程分析与合成》教学大纲
化工过程分析与合成课程教学大纲一、课程的基本信息适应对象：化学工程与工艺、课程代码：41E01016学时分配：32赋予学分：2学分先修课程：高等数学、化工原理、化工设备机械基础、化学反应工程后续课程：化工设计、化工过程开发二、课程性质与任务1课程性质：《化工过程分析与合成》课程是一门具有综合性、应用性、研究性特色的化工类专业主干课程，以科学研究的方法论为主线，培养成人教育学生将实践经验与所学知识相结合分析和解决工程问题的能力。
2课程任务：通过本课程教学，使学生在学习了化工原理、化工热力学、化学反应工程等课程的基础上，学会以系统工程的方法来处理化工过程的分析与合成问题。
三、教学目的与要求本课程以科学研究的方法论为主线，培养学生将实践经验与所学知识相结合、分析和解决工程问题的能力。
通过本课程的学习，使学生掌握将实验室研究成果（新工艺、新产品等）实现工业化的主要方法，掌握化工过程及系统工程的发展概况；氨合成工艺介绍了化工过程系统稳态模拟方法及其分析求解方法；化工过程系统动态模拟的特性、方法及数学处理；化工过程系统的优化和求解方法；化工生产过程操作工况调优的数学模型及调优计算，以及人工神经元网络的基础知识；间歇化工过程的基本概念、模型化方法及设计优化；换热网络的合成及其夹点技术进行了全面的介绍；分离塔序列合成的方法等环节的过程研究。
通过列举大量化工过程开发的实例，让学生了解正确的理论指导、科学的实验方法、以及工艺与工程相结合的工程观念在化工过程开发中的重要作用。
四、教学内容与安排第一章绪论（课堂讲授学时：2）1.1 化工过程1.2 化工过程生产操作控制1.3 化工过程的分析与合成1.4 化工过程模拟系统1.5 化工企业CIPS技术第二章化工过程系统稳态模拟与分析（课堂讲授学时：4）2.1 典型的稳态模拟与分析问题2.2 过程系统模拟的三类问题及三种基本方法2.3 过程系统模拟的序贯模块法2.4 过程系统模拟的面向方程法2.5 过程系统模拟的联立模块法2.6 氨合成工艺流程的模拟与分析第三章化工过程系统动态模拟与分析（课堂讲授学时：4）3.1 化工过程系统的动态模型3.2 连续搅拌罐反应器的动态特性3.3 精馏塔的动态特性第四章化工过程系统的优化（课堂讲授学时：4）4.1 概述4.2 化工过程系统优化问题基本概念4.3 化工过程系统最优化问题的类型4.4 化工过程中的线性规划问题4.5 化工过程中非线性规划问题的解析求解4.6 化工过程中非线性规划问题的数值求解第五章化工生产过程操作工况调优（课堂讲授学时：2）5.1 化工生产过程操作工况调优的作用与意义5.2 化工生产过程操作工况离线调优的方法第六章间歇化工过程（课堂讲授学时：6）6.1 间歇过程与连续过程6.2 过程动态模型及模拟6.3 间歇过程的最优时间表6.4 多产品间歇过程的设备设计与优化第七章换热网络合成（课堂讲授学时：4）7.1 化工生产流程中换热网络的作用和意义7.2 换热网络合成问题7.3 换热网络合成--夹点技术7.4 夹点法设计能量最优的换热网络第八章分离塔序列的综合（课堂讲授学时：6）8.1 精馏塔分离序列综合概况8.2 分离序列综合的基本概念8.3 动态规划法8.4 分离度系数有序探试法8.5 相对费用函数法8.6 分离序列综合过程的评价五、教学设备和设施多媒体教室、黑板、黑板笔六、课程考核与评估期末闭卷考试，考试时间100min。
第三章化工过程系统动态模拟与分析ppt课件
N j
Rj (H j ),
j 1,2,...,N。
(3- 21)
其中，T、Tf分别代表反应区内和加料混合物的温度； U表示反应液体与冷却剂之间热交换的总传热系数；
A表示反应液体与冷却剂之间的总传热面；
Tc表示冷却剂平均温度； 、Cp分别代表反应混合物的平均密度与比热容； （－Hj）表示第j个反应的热效应； Rj表示第j个反应的速率； Ri表示因化学反应引起的第i个组分浓度的变化速率
排液量与时间的变化关系为：
kt
Fo ((kH 0 - Fi )e A Fi )
-0.7
H
-0.5
0 1
0
5
10
15
20
25
Time
图3-2. 搅拌罐中液位高度随时间的变化关系图
例3－2：搅拌槽内含盐量的动态模型
初始情况是槽内盛有V0的水，把浓度为Ci的盐水以恒 定流量Fi加入槽内，与此同时完全混合后的盐水以恒定 流量Fo排放，试求槽内盐水浓度C的变化规律。
其中u、u0 分别代表任一时刻和起始时刻的状态向量， μ代表未知而且待估计的参数向量。
• 模型参数估计就是为了确定参数向量µ的最优值，使限制 下的解最大限度地逼近已采集到的状态变量在不同时刻的
离散数据。
NM
Min F
i
(uid, j uic, j )2 f ( )
j
其中 F称为最优化的目标函数，或评价函数。 udi,j代表第i个状态变量在j时刻的采集数据。 uci,j代表第i个状态变量在j时刻的模型计算值，即在j
• i组分质量守恒
V
dci dt
F (ci, f
ci ) VRi ,
i 1,2,...,M。(3- 20)
化工原理课程设计柴诚敬
化工原理课程设计 柴诚敬一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握化工原理的基本概念，如流体力学、热力学、传质与传热等；2. 学会运用化学工程的基本原理分析典型化工过程中的现象与问题；3. 掌握化工流程设计的基本方法和步骤，能结合实际案例进行流程分析与优化。
技能目标：1. 能够运用数学工具解决化工过程中的计算问题，如物料平衡、能量平衡等；2. 培养学生运用实验、图表、模拟等方法对化工过程进行研究和评价的能力；3. 培养学生团队协作、沟通表达及解决实际问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对化工原理学科的兴趣和热爱，激发学习积极性；2. 增强学生的环保意识，使其认识到化工过程对环境的影响及责任感；3. 培养学生严谨、求实的科学态度，提高其创新意识和实践能力。
本课程针对高年级学生，结合化工原理课程性质，注重理论与实践相结合，旨在培养学生运用基本原理解决实际问题的能力。
教学要求以学生为中心，注重启发式教学，激发学生的主动性和创造性。
课程目标分解为具体学习成果，以便于后续教学设计和评估。
通过本课程的学习，使学生能够全面掌握化工原理知识，为未来从事化工领域工作打下坚实基础。
二、教学内容本章节教学内容主要包括：1. 化工流体力学基础：流体静力学、流体动力学、流体阻力与流动形态等；参考教材第二章：流体力学基础。
2. 热力学原理及应用：热力学第一定律、第二定律，以及理想气体、实际气体的热力学性质；参考教材第三章：热力学原理及其在化工中的应用。
3. 传质与传热过程：质量传递、热量传递的基本原理，以及相应的传递速率计算；参考教材第四章：传质与传热。
4. 化工过程模拟与优化：介绍化工过程模拟的基本方法，如流程模拟、动态模拟等，以及优化策略；参考教材第五章：化工过程模拟与优化。
5. 典型化工单元操作：分析各类单元操作的基本原理及设备选型，如反应器、塔器、换热器等；参考教材第六章：典型化工单元操作。
教学大纲安排如下：第一周：化工流体力学基础；第二周：热力学原理及应用；第三周：传质与传热过程；第四周：化工过程模拟与优化；第五周：典型化工单元操作。
化工过程综合与分析考试题库
2 / 39
①
过程系统模拟方法有
、
和
。
②
化工过程系统分解可分为
及
。
③
试判断图 a 中换热匹配可行性 1 , 2 , 3 ,4 。
④
在过程系统夹点分析中，随着夹点上方热物流的热负荷提高，则Ｑｈｍｉｎ将随之 ，
系统热回收ＱＲｍａｘ则随之
。
⑤
精馏塔与系统热集成,如图 b 所示，则在总组合曲线中，塔 T-102 的合理位置
法和
法；
4 一个含有 C 组分的独立流股具有
个自由度；
5 当一过程系统只需要一种公用工程物流，这样的系统不存在夹点，称为
问题；
6 过程系统的总组合曲线就是过程系统中
的分布在 T—H 图上的标绘；
7 分离序列综合的主要目的是选择
和确定
；
8 动态规划的最优化原理为：作为整个过程的最优策略具有这样的性质，即无论前面的状
一
二
三
四
作业 论文 总分
标 准 25
10
15
10
10
30
100
分
一、基本概念（25 分）
（1）名词解释（10 分）
①
过程系统综合
②
夹点的意义
③
过程用能一致性原则
④
过程系统自由度
⑤
过程系统模拟
（2）判断以下问题是非（N，Y）（4 分）
（ ）1. 对于冷热流股换热系统，传热量一定的前提下，传热温差愈小，过程不可逆程度愈
S4
S1
S2
S3
1
2
S5 3
S8 4
S9
S10
5
6
S7
3.1 认识系统 教案-2023-2024学年高中通用技术粤科版(2019)必修 技术与设计2
通用技术必修技术与设计2第三章系统及其设计第一节认识系统教学背景党的二十大报告指出，“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。
必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略”。
通用技术是一门与科学技术息息相关的学科。
回顾人类的发展历程，从石器时代、青铜时代、蒸汽机时代直到当今的信息时代，技术进步改变着人类的生活和生产方式。
我们的生活、工作、生产处处都要用到技术，例如我们手中拿的圆珠笔和钢笔就是多次技术改造的结果，使我们足不出户就可以了解世界的电视机也是技术发明的成果。
认识技术、善用技术，已成为现代人必须具备的素质。
教学目标：理解系统的含义，知道系统的组成:系统、子系统和元素。
了解系统的分类，理解系统的主要特性。
通过案例分析，从技术应用的角度理解系统的含义。
经历将基础知识应用于技术实践和创新的过程，同学们会养成实事求是、精益求精的习惯，能运用规范的技术语言和设计制作方法去解决一些实际的技术问题。
教材分析这节课学生首次接触到系统这一概念，这对学生全面、正确地认识系统十分重要，为进一步掌握系统的方法，用系统的观点分析问题，进行系统的优化和设计，打下了坚实的基础。
学情分析:经过前面的学习，学生已经学习了流程、结构，对系统的认识难免是抽象、复杂、难懂。
事实上，学生在日常生活中已经有意无意地运用了系统的思想和方法解决问题，只不过他们缺少一定的理论依据，并不了解自己这样做的原因是什么。
教学重难点:重点:从技术应用的角度，理解系统的含义和主要特性。
难点:通过对简单技术系统的分析，理解系统的主要特性。
教学策略:本节课教学主要由教师通过实物图片和多媒体手段设置学习情境，并加以引导，让学生在过程中自主探究、自主建构设计原则知识并形成能力。
教学准备:展示用的图片、其他技术产品、多媒体课件。
教学过程:情景导入:老师：本节课我们学习通用技术必修技术与设计2第三章系统及其设计第一节认识系统。
《化工过程分析与合成》教学大纲
《化工过程分析与合成》教学大纲一、课程信息课程名：化工过程分析与合成（Analysis and synthesis of chemical Process）学时：51学分：3适用专业: 化工类各专业（包括制药工程、生物工程、冶金工程、轻化工程、食品工程及高分子材料等）开课单位：化工学院化工系开课学期：三年级下期(春季)二、课程的性质、任务和目的课程性质：必修（化学工程与工艺专业），选修（制药、生物工程、环境工程、轻工、食品、高分子材料等专业）课程说明（性质、目的和任务）：化学工程与工艺专业的专业核心课，也适合化工类其他专业尤其是生物工程、制药工程和冶金工程的学生选修。
本课程以化工过程系统为研究对象，使学生初步掌握对过程进行模拟、分析、优化和合成的系统工程方法，培养综合运用化工基础知识和专业知识处理实际问题的能力。
三、教学基本要求1.掌握过程系统的概念，过程系统分析与合成的基本概念、基本原理与方法；2.掌握过程系统稳态模型、动态模型建立的基本原理，熟悉过程系统模拟与优化的基本步骤与方法，掌握分离序列合成方法，熟练运行夹点技术进行换热网络合成；3.理解过程系统稳态模型、动态模型求解算法，明确过程系统操作调优的原理、步骤和方法。
明确间歇系统模拟、优化与合成的特殊性；4.了解过程系统对象的特性，学科的发展，该领域的前沿及与其它学科的关系。
四、教学内容及学时分配第1章：化工过程及系统工程的发展概况（2学时）；第2章*：化工过程系统稳态模拟及其分析求解方法：过程系统模拟的序贯模块法、面向方程法以及联立模块法；以氨合成工艺为例说明模拟与分析方法的应用（8学时）；第3章*：化工过程系统动态模拟的特性、方法、数学处理及应用：化工过程系统的动态模型，连续搅拌罐反应器和精馏塔的动态特性（8学时）；第4章*：化工过程系统的优化：化工过程系统优化问题的基本概念，化工过程系统最优化问题的类型，化工过程中的线性规划问题及非线性规划问题（8学时）；第5章*：化工生产过程操作工况调优的数学模型及调优计算，人工神经元网络的基础知识（6学时）；第6章：间歇化工过程的基本概念、模型化方法及设计优化（6学时）第7章*：换热网络的合成、能量最优网络的夹点技术设计法、实际工程项目的换热网络合成（8学时）；第8章：分离塔序列合成的基本概念及方法（5学时）。
《自动控制原理》第一章-自动控制原理精选全文完整版
● 执行环节： 其作用是产生控制量，直接推动被控对象的 控制量发生变化。如电动机、调节阀门等就是执行元件。
常用的名词术语
1.稳定性
一个控制系统能正常工作的首要条件。 稳定系统：当系统受到外部干扰后，输出会偏离正 常工作状态，但是当干扰消失后，系统能够回复到 原来的工作状态，系统的输出不产生上述等幅振荡、 发散振荡或单调增长运动。
2.动态性能指标
反映控制系统输出信号跟随输入信号的变化情况。 当系统输入信号为阶跃函数时，其输出信号称为 阶跃响应。
时，线性系统的输出量也增大或缩小相同倍数。
即若系统的输入为 r(t) 时，对应的输出为 y(t)，则
当输入量为 Kr(t)时，输出量为 Ky(t) 。
（2）非线性系统
● 特点：系统某一环节具有非线性特性，不满足叠加原理。 ● 典型的非线性特性：继电器特性、死区特性、饱和特性、
间隙特性等。
图1-5 典型的非线性特性
对被控对象的控制作用，实现控制任务。
图1-3 闭环控制系统原理框图
Hale Waihona Puke (3)复合控制系统 工作原理：闭环控制与开环控制相结合的一种自动控制系 统。在闭环控制的基础上，附加一个正馈通道，对干扰信 号进行补偿，以达到精确的控制效果。
图1-4 复合控制系统原理框图
2.按系统输入信号分类
（1）恒值控制系统 系统的输入信号是某一恒定的常值，要求系统能够克服 干扰的影响，使输出量在这一常值附近微小变化。
举例：连续生产过程中的恒温、恒压、恒速等自动控制 系统。
第3章-过程系统的稳态模拟概要
* 其它的系统分隔方法： 邻接矩阵法等。
3.3 再循环回路的断裂
3.3.1 断裂物流的选择
s6ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
s4
s1
Ⅰ
Ⅱ s2
s3
Ⅲ
Ⅳ
s7
s5
3.3.2选择最优断裂流股的准则 I. 断裂的流股数目最少； II. 断裂流股包含的变量数目最少； III.对每一流股选定一个权因子，该权因子数值反映了断裂该流
股时迭代计算的难易程度，应当使所有的断裂流股权因子数 值总和最小； IV. 选择一组断裂流股，使直接代入法具有最好的收敛特性。 说明： 准则III应当是比较完善的，但各流股权因子的估计是困难的。 准则IV具有相当的实用性。
计算效率较低，尤其是 解决设计和优化问题时计 算效率更低
化 规
计 定
计
程
计
计
单元
程
计
优
设 流 过 物性 算 算 算 算
计算
3.1.2 联立方程法
• 联立方程法又称面向方程 法，将描述整个过程系统 的数学方程式联立求解， 从而得出模拟计算结果。
• 联立方程法解算快速有效， 对设计、优化问题灵活方 便。效率较高。
()
()
（4）D开始
( A,B,C,D),E,C,D
E
拟节点中又识别出一个环路
( A, B,C,D)
E
节点D,E,C,D构成一环路。该拟节点包含4个环路: (B,C,D,B)、（C,E,C)、(C,A,B,C)及（D,E,C,D)。
（5）E开始 （A,B,C,D,E),F,G,F
合并F,G
(A,B,C,D,E),(F,G)
X (k ) X (k 1)
此法的收敛速度，具有超线性收敛的性质，比部分迭代法 （包括直接迭代法）快。
反应器单元模拟课程设计
反应器单元模拟课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握反应器单元的基本原理和数学模型；2. 帮助学生理解反应器单元模拟的过程和方法；3. 引导学生掌握反应器单元操作参数对模拟结果的影响。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识进行反应器单元模拟的能力；2. 提高学生分析问题、解决问题的能力；3. 培养学生利用计算机软件进行模拟操作的技能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对化学工程学科的兴趣，增强其学习动力；2. 引导学生认识到反应器单元模拟在实际工程中的应用价值；3. 培养学生的团队协作精神，使其在合作中共同成长。
课程性质：本课程为化学工程与工艺专业核心课程，以实际反应器单元操作为背景，结合理论教学和实验操作，培养学生的实际工程能力。
学生特点：学生已具备一定的化学基础和工程观念，具有较强的学习能力和动手能力。
教学要求：教师需采用理论教学与实践操作相结合的方式，充分调动学生的积极性，注重培养学生的实际操作能力和团队协作能力。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际工程问题的解决。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 反应器单元基本原理：包括反应器类型、反应动力学、质量与能量守恒原理等；教材章节：第二章第一节2. 反应器数学模型：介绍连续搅拌釜反应器、管式反应器等常见反应器的数学模型；教材章节：第二章第二节3. 反应器模拟方法：阐述反应器模拟的常见方法，如稳态模拟、动态模拟等；教材章节：第二章第三节4. 反应器操作参数对模拟结果的影响：分析反应温度、压力、搅拌速度等操作参数对模拟结果的影响；教材章节：第二章第四节5. 计算机模拟软件应用：介绍Aspen Plus、HYSYS等模拟软件在反应器单元模拟中的应用；教材章节：第三章第一节6. 实际案例分析：分析典型反应器单元操作案例，使学生了解实际工程中的模拟过程；教材章节：第三章第二节7. 实践操作：组织学生进行反应器单元模拟的实践操作，巩固所学知识。
第四章化工过程系统的优化
4 解析法与数值法
根据解算方法，则可分为解析法和数值法。 解析法又称为间接最优化方法。只适用于目标函 数(或泛函)及约束条件有显函数表达的情况。 要求把一个最优化问题用数学方程式表达，然后 用导数法或变分法得到最优化的必要条件，通过 对必要条件方程求解得到问题的最优解。 古典的微分法、变分法、拉格朗日乘子法和庞特 里亚金最大值原理等都属于解析法。
(4-10)
f ( w, x, z ) 0
（流程描述方程）
（尺寸，成本方程） （等式设计约束） （不等设计约束）
c( w, x, z ) 0
h( w, x) 0
g ( w, x) 0
动态优化模型中引入了时间变量，过程变量、目标函数和 约束条件均可为时间变量的函数。集中参数的动态优化模型， 通常由常微分－代数方程组成
讨论
对于上述优化问题，变量数为m+r+s，等式约束方程 数为m+l+s，问题的自由度为 d=变量数－方程数＝r －l 若l=0，自由度等于决策变量数r； 若l=r，自由度等于零，此时最优化问题的解是唯 一的（即等于约束方程的交点），没有选择最优 点的余地； 若l>r，则最优化问题无解。由此可见，l<r是最 优化问题有解的必要条件之一
数值法又称为直接最优化方法，或优选法。
不要求目标函数为各种变量的显函数表达式，利 用函数在某一局部区域的性质或一些已知点的数 值，逐步搜索、逼近，最后达到最优点。
5 可行路径法和不可行路径法
对于有约束最优化问题，视其如何处理约束条
件可分为可行路径法和不可行路径法。
可行路径法的整个搜索过程是在可行域内进行
由于非线性规则问题求解困难，有时将其近似地
线性化，用比较成熟的线性规划技术求解
信号与系统分析PPT全套课件 (3)可修改全文
f (2t)
倒相
f (t)
f (t)
1.3 信号时域变换
例1-8
1.4 信号时域运算
相加
f1(t)
f2 (t)
fn (t)
相乘 f1(t)
f2 (t)
y(t) f1(t) f2 (t) fn (t) y(t) f1(t) f2 (t)
1.4 信号时域运算
数乘
f (t)
a
y(t) af (t)
y
(
k
)
(0
)
y (k) (0 )
y y
(0
(k)
) (0
)
y zi
(0
y
(k zi
)
) (0
y )
zs (0
y
(k zs
) ) (0
)
在零输入条件下，且系统的内部结构和参数 不发生变化时，有：
y(0 y (k )
) (0
)
yzi (0
y
(k zi
)
) (0
)
3．初始状态和初始值的确定
A1 y1(t) A2 y2 (t)
y(t)
y(t t0 )
1.7 线性时不变系统的性质
微分性
f (t)
df (t) dt
积分性
f (t)
t
f ( )d
系统 系统
y(t)
dy(t) dt
y(t)
t
y( )d
1.8 信号与系统分析概述
1.8.1 基本内容与方法
确定信号和线性时不变系统
建立与求解系统的数学模型
2.2.2 零输入响应与零状态响应
1．零输入响应 2．零状态响应
(完整版)化工过程分析与合成考点(精华)
化工过程分析与合成考点1、什么叫过程：（1）客观事物从一个状态到另一个状态的转移。
【过程】（2）在工艺生产上，对物料流进行物理或化学的加工工艺称作过程工艺。
【过程工艺】（3）以天然物料为原料经过物理或化学的加工制成产品的过程。
化工过程包括：原料制备、化学反应、产品分离（4）由被处理的物料流联接起来，构成化工过程生产工艺流程。
（5）【最重要的单元过程】化学反应过程、换热过程、分离过程、输送过程、催化反应过程（6）【化学反应过程举例】热裂解反应过程、电解质溶液离子反应过程生化反应过程、分散控制（7）【过程控制技术发展历程】计算机集中控制、集散控制（我国多）、现场总线控制第二章、化工过程系统稳态模拟与分析【模块】模型和算法，一是要建模，二是这个模型的算法，两者组一起才能算作模块。
【单元模型类型】理论模型、经验模型、半经验模型。
【什么叫稳态（化工过程稳态模拟）】各个工艺参数状态量不随时间而发生变化的叫做稳态。
【么叫模拟】对过程系统模型进行求解就叫模拟。
【过程系统模拟可以解决哪些问题（会画图）】（1）过程系统模拟分析问题；（2）过程系统设计问题；（3）过程系统参数优化问题。
过程系统模拟分析问题：已知决策变量输入，已知过程参数，求输出，是一个正向求解问题，最简单的模型。
2）过程系统设计问题：已知输出设计结果，已知过程参数，求决策变量输入；看起来是已知输出求输入，实际上是假设输入猜值去计算输出与已知输出进行比较再调整猜值进行计算。
只能单项求解，从左到右3)过程系统参数优化问题：过程系统模型与最优化模型联立求解，得到一组使工况目标函数最佳的决策变量，从而实施最佳工况。
【过程系统模拟三种基本方法，及其优缺点】（1）序贯模块法（不适于解算设计、优化问题，只适于模拟问题（2）面向方程法（3）联立模块法（同时有（1）、（2）的优点）【单元模块】是依据相应过程单元的数学模型和求解算法编制而成的子程序。
具有单向性特点【断裂】通过迭代把高维方程组降阶为低维方程组的办法。
衡水中学2021届高三生物一轮复习-必修1 第4章 第1、2、3节 物质跨膜运输的实例和方式生物膜的流动镶嵌模型
D 错误。 [答案]C
(1)水分子的移动方向是双向的，但最终结果是由低浓度溶 液流向高浓度溶液的水分子数多。
(2)实验中观察指标为漏斗内液面变化，不能用烧杯液面变 化作描述指标，因现象不明显。
[思维网络]
第 1、2、3 节 物质跨膜运输的实例和 方式、生物膜的流动镶嵌模型
考点一 细胞的吸水和失水及渗透作用 [ 考点梳理 ]
1.渗透作用 (1)概念：指水分子(或其他溶剂分子)通过_半__透__膜___的扩散 过程。 (2)渗透作用产生的条件：一是具有_半__透__膜___，二是半透膜 两侧的溶液具有_浓__度__差___。
(3)氧气含量对跨膜运输的影响。 通过影响细胞的呼吸进而影响__主__动__运__输___的速率。
①P 点时：无氧呼吸为物质的运输提供能量。 ②PQ 段：随着氧气含量的增加，有氧呼吸产生的能量越多， 主动运输的速率越大。 ③Q 点以后：当氧气含量达到一定程度后，受载体蛋白数 量以及其他限制因素的影响，运输速率不再增加。
(2)植物细胞的吸水和失水。(以成熟植物细胞为例) ①原理
②现象 a. 当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时， 细胞就通过 _渗__透__作__用___失水，植物细胞就发生_质__壁__分__离___现象。 b.将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液 的浓度大__于__外界清水，植物细胞吸水，发生质__壁__分__离__复__原__现象。
第4章 细胞的物质输入和输出
[考情分析]
课标要求
说明物质进出细胞的方式 活动建议： 1.通过模拟实验探究膜的透性 2. 观察植物细胞的质壁分离和 复原
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化工过程系统确定性动态模型的数学表达形式
模 型 类 型 集中参数模型 分布参数模型 多级集中参数模型 混合模型 模 型 表 达 形 式 代数—常微分方程组 代数—偏微分方程组 代数－常微分方程组 上述二～三类模型的混合形式 应 用 例
理想搅拌罐反应器动态模型，等 填料塔、管式反应器动态模型等 板式塔动态模型，串连 CSTR 动 态模型，等 多个单元过程组合而成的系统
等的，即Fin ＝Fout=F。
对于这种复杂的过程，是不太可能通过数学方法
精确求解的，一遍性的CSTR问题
通常假定反应罐内处于分子
级理想混合，且为液相均相 反应，因此可以认为反应混 合物的温度和组成在反应区 里是均匀的，
进一步假定反应区的容积不
随时间变化，则加料与排料 的流量也可以认为是近似相
有典型性，所运用的分析方法有普遍意义。
4.2.1 动态数学模型
例1：敞口连续操作搅拌罐的流量
Fi
计算。 进料量为Fi, 原有料液高度为H0， 试求取自开工后排料量的变化关系。 设搅拌罐的横截面积为A，排液 量与罐中料液的高度成正比关系， 即： Fo＝k· H
H
Fo
图1. 敞口搅拌罐示意图
dH Fi kH dt A
浓度 C
FI=5Fo FI=2Fo
Fi t V0
0.6
FI=Fo
0.4 0.2 0.0 0 1 2 3 时间 T 4 5 6
小结
以上例子通过一些理想化的假设，削减了过程的
复杂性，使得该过程可以通过数学方式精确求解
对于一般的连续搅拌罐式反应器，除总物料衡算
和组分物料衡算外，还存在着伴随化学反应的热 效应以及反应罐本身的热衡算。
d(VC) Fi C i - Fo C dt
dC dV V C Fi Ci - Fo C dt dt
表明有两项累积量，第一项是因浓度变化而引起的，
第二项是由体积变化所引起的，这两项皆与求解有重 要关系。
dC Fi (C i - C) dt V
积分，并利用初始条件 t=0时，V＝V0，可以得出：
4.1.5 确定性动态模型的数学处理
正问题—模型方程组的求解
dy f ( y, t ) y G (t ) dt yt 0 y0
逆问题—模型参数的估计
t 0 y y0 dy dt
t1 t2 ......... y1 y2 ......... y G (t ) f ( y, t , )
过程系统的定性分析 定常态多重性、定常态稳定性、参数敏感性、自激振荡，甚至更复杂的
时间序列结构。
4.2
连续搅拌罐反应器的动态模拟
选择理由：
通常采用集中参数模型，典型性； 在模型的数学处理方法方面，与其它类型的化
工过程系统集中参数模型也有相似性；
常常涉及到非线性系统的定性分析问题，也具
集中参数模型 分布参数模型 多级集中参数模型
根据建立模型的不同方法：
统计模型 确定性模型 介于两者之间的半经验模型
集中参数模型：状态变量在系统中呈空间均匀分布 （强
烈搅拌的反应罐） 分布参数模型：状态变量在系统内呈非均匀，但一般是 连续的空间分布 （管式反应器） 多级集中参数模型：一般用于描述多级串连、级内状态 变量均匀分布的过程（板式塔内的传质分离过程）
k ln(Fi - kH) - t c A
将初始化条件：t=0时，H=H0代入式，并化简可得：
t 1 H ((kH0 - Fi )e A Fi ) k k
排液量与时间的变化关系为：
Fo ((kH0 - Fi )e
k t A
Fi )
-0.7
-0.5
H
0 1
0
5
10 Time
（1）生产运行中的动态模拟
开停车指导 事故预案和紧急救灾方案试验
（2）操作培训中的动态模拟
（3）工程设计中的动态模拟
研究过程系统趋向稳态的特性 复杂控制系统方案的论证
4.1.3 动态模拟与稳态模拟的差别
包含时间因素
所有涉及的设备都要有确定的尺寸
4.1.4 动态模型的分类
根据对过程系统中状态变量分布特征的不同描述方式：
是可以化简为：
C Ci - Ci V
Fi Fi Fo 0
Fi Fo t V0
-
Fi Fi Fo
上式是普遍情况下例 3 － 2 的分析解，但其中隐含
有条件Fi＞Fo。 当Fi＝Fo 时，存在V＝V0，此时，问题的分析解为：
C Ci - Ci e
1.0 0.8
V ( Fi Fo ) t V0
Fi 1 dC dt Ci C ( Fi Fo )t V0
Fi ln(Ci - C) lnFi - Fo t V0 B Fi Fo
其中，B为积分常数。
将初期条件：t=0时，C=0代入式，可以解出B，于
15
20
25
搅拌罐中液位高度随时间的变化关系图
例3-2：搅拌槽内含盐量的动态模型
初始情况是槽内盛有V0的水，把浓度为Ci的盐水以 恒定流量Fi加入槽内，与此同时完全混合后的盐水以 恒定流量Fo排放，试求槽内盐水浓度C的变化规律。
作盐水溶液的总物料衡算关系，有：
dV Fi - Fo dt
作盐组分的物料平衡，有：
第 4章
过程系统的动态模拟
4.1 动态模拟的意义与应用
4.1.1 化工过程系统的动态特性
动态特性是化工过程系统最基本的特性之一。 间歇过程：变压吸附、变温吸附、化学反应器周期操作等； 连续过程的开停工； 连续过程中原料性质改变、催化剂活性变化等； 意外事故，认为误操作等； ……
4.1.2 动态模拟的用途
统计模型（经验模型）：由统计、关联输入输出数据而得，表
达方式简单，只需少量计算就能得到结果 弱点:不能或者可以略作小范围的外推 确定性模型（机理模型）：通过对系统或者系统内某个微元， 列出质量、能量和动量守恒关系式，系统（或微元）内外质量、 能量和动量交换速率系数计算式，相关的相平衡关系，化学反 应速率表达式和化学反应平衡常数计算式。 处理的是更一般的情况，模型普遍适用性更强。